面向多投影显示墙的画面校正技术

多投影显示墙是缓解对超高分辨率显示屏幕不断增长的需求与单台显示设备分辨率有限性之间矛盾的有效手段,但目前还缺乏规范化的模式和方法以支持高精度、高可靠性的画面校正.提出一种颜色校正方案以解决上述问题.首先介绍多投影显示墙画面校正中存在的主要问题和现有的解决方法;在此基础上,给出了多投影显示墙的画面校正流程和几何校正方法;然后讨论了多投影显示墙画面校正结果的评价标准,提出了投影仪的广义颜色模型和基于搜索技术的视觉无缝方法.该方案使用数码相机实现了高精度的视觉无缝画面校正,从而提高了构造多投影显示墙的效率并降低了维护成本.校正结果在多种类型的投影墙系统中得到验证和应用,对指导多投影显示墙的搭建和维护具有较高的理论与实践价值.     

多投影显示墙的几何校正

随着大屏幕拼接技术的日益发展,多投影显示墙的几何校正成为备受关注的研究课题．在分析多投影显示墙几何校正中关键技术的基础上,提出了一种健壮的校正图案,并通过处理数码相机拍摄的该图案信息,提出一种高精度的平面幕几何校正算法;然后根据双目视觉的立体显示原理,将上述平面幕校正方案推广到立体平面幕系统,给出一种新颖的立体平面幕几何校正方法．     

多投影显示墙的全局颜色校正

画面校正是实现无缝多投影显示墙系统的关键环节,针对此,提出了一种基于参数估计和统计思想的全局颜色校正方法.首先根据采样点的粗略分布建立亮度响应曲线的经验参数模型,并通过采样数据来确定该曲线的参数;然后依据亮度响应曲线,引入统计算法来调整投影仪输入,从而实现视觉上无缝的多投影拼接显示.最后在2×2和3×5多投影显示墙上进行了该算法的可行性和效果测试.结果表明,该算法比现有颜色校正算法的画面质量更好,亮度更高.     

针对多投影仪显示墙画面校正的图像对准技术

针对多投影仪显示墙画面校正问题中相机与投影仪间图像对准问题,提出一种基于自适应细分网格的稀疏对应点加密方法,可以得到任意光滑屏幕上投影图像与相机图像间的像素级对应关系。该方法利用改进的自适应4点插值细分曲线思想构造细分网格方法,可以将投影仪图像与相机图像间稀疏对应点网格加密到任意精度,从而建立从相机到投影仪图像间的像素级一一映射关系,为多投影仪显示墙系统的几何和色彩校正提供精确的图像对准基础。与现有算法的对比分析和虚拟机场塔台仿真系统中的实际应用表明,该方法具有较高的图像对准精度,并且无显式的需求投影仪、投影屏幕和相机的内部参数。     

一种基于视频捕获的多投影显示系统

随着科学技术的高速发展以及信息量的急速膨胀,具有多个输出画面的多通道计算机系统得到了广泛应用。多显示器/拼接单元系统无法生成大尺寸高分辨率的无缝画面,多投影显示系统可克服这类系统的不足。提出一种基于视频捕获的多投影显示系统,它将多通道的画面显示与画面生成相分离,从而避免显示系统对画面生成系统的影响。该系统针对VGA模拟视频信号输入,给出基于三维查找表的颜色校正技术;针对非参数化成像模型的投影仪,给出多投影系统颜色校正的三阶段模型及其求解方法;针对工程实际,设计了基于自由曲面变形的交互式网格编辑工具进行多投影系统的几何校正。实验结果表明本系统及其关键技术切实有效,适用于构建投影数量中等规模的显示系统。     

多投影显示系统结构光几何校正算法

针对带有非规则曲面显示墙的多投影显示系统的几何校正问题,提出一种基于结构光投影技术的自动非线性几何校正算法.该算法首先用结构光投影技术计算出每个投影机与显示墙的映射关系;其次使用相机拍摄显示墙上的经纬度点阵;最后通过提取拍摄的图像特征计算得到投影机帧缓存中每个像素点在全局坐标系下的经纬度值,并将其转换为纹理坐标,从而实现了非线性几何校正.模拟仿真实验和虚拟机场系统中的实际应用结果表明,文中算法能够有效地提高系统的几何校正精度,且无需进行相机的标定和具有显示墙解析式的先验知识,适用于任意光滑的曲面显示墙.     

拼接显示墙颜色自动校正系统设计

设计了一种拼接显示墙颜色自动校正系统。介绍了拼接显示墙颜色调整的原理和方法;阐述了系统配置和颜色自动调整的实现流程。通过该自动颜色调整系统,可以调整不同显示屏之间的亮度差异和色彩差异,较好地解决了传统拼接显示墙屏体间的色彩差异问题。该自动校正系统也可以大幅提高拼接显示墙颜色校正的精度和效率。     

一种实用的多投影仪显示墙色彩校正方法

针对多投影仪显示墙系统色彩不均匀性的问题,提出一种快速、实用的独立于几何校正结果的色彩校正方法。该方法利用细分网格变形技术将现有针对平面投影屏幕的色彩校正方法推广到适应任意光滑曲面投影屏幕,同时利用加权最小二乘曲线拟合思想降低色彩测量数据量。实际进行色彩校正时,采用可编程图形处理单元(GPU)的像素着色器对投影图像的每个像素进行实时校正计算,并在实际多投影仪显示墙系统中验证了方法的有效性。     

多投影几何校正误差评估分析

近年来,投影拼接显示技术在展览展示、产品发布、虚拟仿真等领域得到了广泛的应用,但是目前还缺少完整的投影拼接几何校正误差评估方法.在深入分析多投影几何校正特点的基础上提出了一套较为完整的误差评估方法,分为自相关投影拼接误差(投影机自身几何校正之后所产生的误差)以及互相关投影拼接误差(多台投影机之间叠加区域的配准误差);首先提出了自相关投影拼接误差的关键参数——重投影误差(描述了每台投影机投影图像中每个像素点与预期投影位置的接近程度),并使用平均重投影误差、最大重投影误差以及关键点配准误差完善自相关投影拼接误差的评估体系;然后提出了互相关投影拼接误差的关键参数——叠加区域误差(表示投影机之间叠加区域对应像素点之间的匹配程度),并使用平均叠加区域误差、最大叠加区域误差完善互相关投影拼接误差的评估体系;最后使用该方法对平面投影、曲面投影、自由表面投影拼接的几何校正误差进行了分析.理论分析和实验结果表明,提出的误差评估方法能够有效地评估投影几何校正的精度.     

面向LCD多投影显示的三阶段光学校正方法

光学校正对多投影无缝显示非常重要.用照相机作为测量工具,提出三阶段法构建三个显示模型解决多投影显示中遇到色度不一致和亮度不均匀的问题.三个模型分别被命名为单投影机模型、标准投影机模型和显示墙模型.单投影机模型描述投影机光学成像过程,标准投影机模型对每个投影机做规一化操作,显示墙模型中重新定义多投影显示的光学模型以达到无缝显示.给出不同品牌投影机协同工作的实验结果,表明方法对于多投影显示光学校正的有效性.     

背投式多投影系统中各向异性问题的研究

目的 针对背投式多投影系统中存在的各向异性问题,提出一套行之有效的解决方案.方法 首先,为了解决以静态观众为主体的多投影系统各向异性问题,基于反馈机制提出了以特定位置为中心的“最佳观测域”,并在该区域内实现了真正的视觉无缝画面校正;然后,基于视觉人体跟踪技术进一步提出了以特定交互者为中心的“动态最佳观测域”框架,并结合模糊预测控制思想从人体重心检测、跟踪和投影仪亮度实时补偿等3个方面对该框架内的各个组成模块的关键技术进行了阐述.结果 实验结果显示,利用交互者运动的时空连续性优化后的动态最佳观测域算法,具有较好的鲁棒性和实时性.同时,与其他类似方法相比获得了更好的视觉无缝校正效果,其中观测距离为1 m、3 m和5 m时,对应的亮度样本标准差分别为17.11、13.17和9.2.结论 提出的各向异性解决方案,将实时反馈信号引入校正过程中,有效提高了输出画面质量.通过实验测试和性能评估,验证了文中方法的可行性.     

Advanced screen printing: Application on microLED tiled display

One of the suitable applications for microLED technology is on large LED screens, which are recently emerging as new generation of displays. The display is built as a combination of an array of smaller modules (or tiles) in a bottom up approach. On each module, LEDs are mounted on one side of the substrate and are powered by a matrix which is positioned on the opposite substrate face. In this configuration, the active matrix and the scan driver need to be electrically connected. Established manufacturing technologies such as lithography, sputtering and via drilling, used to achieve this connection suffer from low productivity and high costs, so new approaches have been recently investigated. In this work the realization of wrap-around electrodes by screen printing has been studied, and this technique proves to be competitive with mainstream processes due to high productivity and processing yields.     

改进的多投影仪显示墙几何校正技术

针对传统几何校正的不足,提出一种改进的几何校正的方法,只需少许人工干预就能很高精度的完成几何校正.介绍一种相机自动定位和拍照的方法,避免人工调整相机位置的繁琐工作,实现相机控制的自动化;提出一种基于递归的去除图片公共噪声区域算法,更精确地识别出特征点;通过临近的特征点,使用平行四边形插值算法与最小二乘法曲线拟合算法对被遮挡住的特征点坐标进行估计.实验结果表明,相机控制方法提高了几何校正的自动化程度,去噪算法提高了识别特征点的精度,平行四边形插值算法可以很好地对被遮挡的特征点坐标进行估计.     

多投影仪组合显示的自反馈亮度校正

针对目前的亮度校正方法存在的问题,提出了闭环的自反馈亮度校正方法。该方法首先计算一个初始模板;然后在反馈过程中,使用模板对白色图像进行亮度衰减,根据相机获取的投影图像,以及屏幕与投影仪坐标的对应关系,用一定的模板修正规则来修正每个投影仪对应的亮度校正模板;重复反馈过程,直到达到亮度一致的约束条件。该方法避免了亮度响应曲线的复杂又耗时的测量工作,通过迭代反馈来不断修正亮度校正模板,最终使得亮度校正后的图像投影后逼近亮度一致。自反馈亮度校正方法中计算的初始亮度校正模板过渡更均匀,消除了模板中的三角带问题;采用的模板更新方法能够使迭代反馈过程更快地收敛。实验证明,该方法能够有效地解决自由立体投影显示系统中的亮度校正问题。     

基于多投影的多视点自动立体三维显示系统

多视点自动立体显示有望成为今后主流的三维显示技术,它是一种无需借助任何辅助观察设备的多视点、多观察区、高分辨率、显示效果逼真的三维显示方式。阐述了基于多投影的多视点自动立体显示系统的设计原理,详细地描述了系统的软硬件构架,建立了基于多投影仪和水平光学各向异性显示结构的自动立体显示样机,开发了投影仪阵列自动校准系统,提高了投影仪的校准精度,避免了因投影仪数目多而导致的繁琐的校准过程。实验结果能够给观众带来逼真的三维视觉体验。     

Spatially uniform colors for projectors and tiled displays

Abstract— A major issue when setting up multi‐projector tiled displays is the spatial non‐uniformity of the color throughout the display's area. Indeed, the chromatic properties do not only vary between two different projectors, but also between different spatial locations inside the displaying area of one single projector. A new method for calibrating the colors of a tiled display is presented. An iterative algorithm to construct a correction table which makes the luminance uniform over the projected area of one single projector is presented first. This so‐called intra‐projector calibration uses a standard camera as a luminance measuring device and can be processed in parallel for all projectors. Once the color inside each projector is spatially uniform, the set of displayable colors — the color gamut — of each projector is measured. On the basis of these measurements, the goal of the inter‐projector calibration is to find an optimal gamut shared by all the projectors. Finding the optimal color gamut displayable by n projectors in time O(n) is shown, and the color conversion from one specific color gamut to the common global gamut is derived. The method of testing it on a tiled display consisting of 48 projectors with large chrominance shifts was experimentally validated.     

GPU rendering for tiled multi-projector autostereoscopic display based on chromium

In this paper, a GPU-based high-resolution multiview rendering approach (HRMVRA) is presented and incorporated into Chromium, and then a tiled multi-projector autostereoscopic display system (TMPADS) based on HRMVRA is constructed to provide an immersing 3D perception and a compelling sense of presence without the need of glasses for viewers. HRMVRA renders the multiview images in real time in only one pass, though the traditional multiview rendering approaches based on Chromium render the multiviews in multiple passes. The hardware of the autostereoscopic display system consists of a front-projection screen that covers an area of 360×160 square centimeters, twenty four projectors and thirteen computers connected with the gigabit Ethernet. TMPADS is well scalable since both the resolution and the number of the rendered views are configurable. It is shown by the experiments that HRMVRA has more than five times performance of the traditional high-resolution multiview parallax rendering based on Chromium. Most existing single-view OpenGL applications (e.g., some games like Quake III) can run directly on TMPADS without any source-code modification or re-compiling.